(57)【要約】【課題】ブラシレスモータに発生する振動を抑制することのできる技術を提供する。【解決手段】ブラシレスモータの駆動信号を生成する回路は、第１の期間では、ブラシレスモータを駆動する第１の波形を有する第１の駆動信号を生成し、第１の期間の間に周期的に挿入される第２の期間では、ブラシレスモータに生じるトルクむらを相殺する第２の波形を有する第２の駆動信号を生成する。【選択図】図１１
2010022146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータの駆動信号を生成する回路であって、
第１の期間では、前記ブラシレスモータを駆動する第１の波形を有する第１の駆動信号を生成し、
前記第１の期間の間に周期的に挿入される第２の期間では、前記ブラシレスモータに生じるトルクむらを相殺する第２の波形を有する第２の駆動信号を生成する、回路。
【請求項２】
請求項１に記載の回路であって、
前記第１の期間では、前記ブラシレスモータを第１の方向に駆動するトルクが発生するように、前記第１の駆動信号を生成し、
前記第２の期間では、前記ブラシレスモータを前記第１の方向とは逆向きの第２の方向に駆動するトルクが発生するように、前記第２の駆動信号を生成する、回路。
【請求項３】
請求項１に記載の回路であって、
前記第２の期間では、前記ブラシレスモータにショートブレーキを発生させるように、前記第２の駆動信号を生成する、回路。
【請求項４】
請求項１に記載の回路であって、
前記第２の期間では、前記ブラシレスモータが有する電磁コイルの両端の配線が開放されるように、前記第２の駆動信号を生成する、回路。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の回路であって、
前記第２の期間が前記第１の期間の間に挿入されるタイミングは、前記ブラシレスモータに発生する振動が最小となるように設定されている、回路。
【請求項６】
請求項５に記載の回路であって、
前記第２の期間の長さは、前記ブラシレスモータに発生する振動が最小となるように設定されている、回路。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれかに記載の回路であって、
前記第２の期間が前記第１の期間の間に挿入されるタイミングは、前記ブラシレスモータの無負荷状態における回転速度が最大となるように設定されている、回路。
【請求項８】
請求項７に記載の回路であって、
前記第２の期間の長さは、前記ブラシレスモータの無負荷状態における回転速度が最大となるように設定されている、回路。
【請求項９】
単相ブラシレスモータであって、
請求項１ないし８のいずれかに記載の回路と、
複数の電磁コイルを有するコイル列と、
複数の永久磁石を有する磁石列と、
前記磁石列と前記コイル列の相対位置を検出する位置センサと、
を備え、
前記回路は、前記位置センサの出力信号を利用して、前記単相ブラシレスモータを駆動するための単相の駆動信号を生成し、
前記コイル列は磁性部材を備えており、
前記磁性部材は、前記単相ブラシレスモータの停止時において前記磁性部材が前記磁石列に引きつけられることによって、各永久磁石の中心が各電磁コイルの中心からずれた位置で停止するように構成されている、単相ブラシレスモータ。
【請求項１０】
ブラシレスモータの駆動信号を生成する半導体装置であって、
第１の期間では、前記ブラシレスモータを駆動する第１の波形を有する第１の駆動信号を生成し、
前記第１の期間の間に周期的に挿入される第２の期間では、前記ブラシレスモータに生じるトルクむらを相殺する第２の波形を有する第２の駆動信号を生成する、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータの駆動信号に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシレスモータに関する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９８９８２号公報
【特許文献２】特開平６−１７８５９５号公報
【０００４】
ところで、ブラシレスモータにおいて、永久磁石や電磁コイル等の配置や構成に偏りがあると、トルクむらが生じて、モータ本体に振動が発生してしまうという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、ブラシレスモータに発生する振動を抑制することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、以下の形態または適用例を取ることが可能である。
【０００７】
[適用例１]
ブラシレスモータの駆動信号を生成する回路であって、
第１の期間では、前記ブラシレスモータを駆動する第１の波形を有する第１の駆動信号を生成し、
前記第１の期間の間に周期的に挿入される第２の期間では、前記ブラシレスモータに生じるトルクむらを相殺する第２の波形を有する第２の駆動信号を生成する、回路。
適用例１の回路によれば、トルクむらの発生を抑制して、ブラシレスモータに発生する振動を抑制することができる。
【０００８】
[適用例２]
適用例１に記載の回路であって、
前記第１の期間では、前記ブラシレスモータを第１の方向に駆動するトルクが発生するように、前記第１の駆動信号を生成し、
前記第２の期間では、前記ブラシレスモータを前記第１の方向とは逆向きの第２の方向に駆動するトルクが発生するように、前記第２の駆動信号を生成する、回路。
適用例２の回路によれば、逆転トルクを発生させることによって、トルクむらを相殺するので、ブラシレスモータに発生する振動を抑制することができる。
【０００９】
[適用例３]
適用例１に記載の回路であって、
前記第２の期間では、前記ブラシレスモータにショートブレーキを発生させるように、前記第２の駆動信号を生成する、回路。
適用例３の回路によれば、ショートブレーキを発生させることによって、トルクむらを相殺するので、ブラシレスモータに発生する振動を抑制することができる。
【００１０】
[適用例４]
適用例１に記載の回路であって、
前記第２の期間では、前記ブラシレスモータが有する電磁コイルの両端の配線が開放されるように、前記第２の駆動信号を生成する、回路。
適用例４の回路によれば、電磁コイルの両端の配線を開放することによって、トルクむらを相殺するので、ブラシレスモータに発生する振動を抑制することができる。
【００１１】
[適用例５]
適用例１ないし４のいずれかに記載の回路であって、
前記第２の期間が前記第１の期間の間に挿入されるタイミングは、前記ブラシレスモータに発生する振動が最小となるように設定されている、回路。
適用例５の回路によれば、ブラシレスモータに発生する振動を最小にすることができる。
【００１２】
[適用例６]
適用例５に記載の回路であって、
前記第２の期間の長さは、前記ブラシレスモータに発生する振動が最小となるように設定されている、回路。
適用例６の回路によれば、ブラシレスモータに発生する振動を最小にすることができる。
【００１３】
[適用例７]
適用例１ないし４のいずれかに記載の回路であって、
前記第２の期間が前記第１の期間の間に挿入されるタイミングは、前記ブラシレスモータの無負荷状態における回転速度が最大となるように設定されている、回路。
ブラシレスモータの無負荷状態における回転速度が最大となる場合には、トルクむらが最小となる。したがって、適用例７の回路によれば、トルクむらが最小となるため、ブラシレスモータに発生する振動を最小にすることができる。
【００１４】
[適用例８]
適用例７に記載の回路であって、
前記第２の期間の長さは、前記ブラシレスモータの無負荷状態における回転速度が最大となるように設定されている、回路。
ブラシレスモータの無負荷状態における回転速度が最大となる場合には、トルクむらが最小となる。したがって、適用例８の回路によれば、トルクむらが最小となるため、ブラシレスモータに発生する振動を最小にすることができる。
【００１５】
［適用例９］
単相ブラシレスモータであって、
請求項１ないし８のいずれかに記載の回路と、
複数の電磁コイルを有するコイル列と、
複数の永久磁石を有する磁石列と、
前記磁石列と前記コイル列の相対位置を検出する位置センサと、
を備え、
前記回路は、前記位置センサの出力信号を利用して、前記単相ブラシレスモータを駆動するための単相の駆動信号を生成し、
前記コイル列は磁性部材を備えており、
前記磁性部材は、前記単相ブラシレスモータの停止時において前記磁性部材が前記磁石列に引きつけられることによって、各永久磁石の中心が各電磁コイルの中心からずれた位置で停止するように構成されている、単相ブラシレスモータ。
適用例９の単相ブラシレスモータによれば、単相で駆動されるモータに発生する振動を抑制することができる。
【００１６】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、ブラシレスモータの駆動信号の生成方法および装置、駆動信号生成システム、それらの方法または装置の機能を実現するための集積回路、半導体装置、コンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて、以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．変形例：
【００１８】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．モータの構成と動作の概要：
図１（Ａ），１（Ｂ）は、本発明の一実施例としての単相ブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。このモータ本体１００は、外形がそれぞれ略円筒状のステータ部１０及びロータ部３０を有している。ステータ部１０は、略十字状に配列された４つのコイル１１〜１４と、２つのコイル１１，１２の間の中央の位置に配置された磁気センサ４０とを有している。磁気センサ４０は、ロータ部３０の位置（すなわちモータの位相）を検出するためのものである。各コイル１１〜１４には、磁性体材料で形成された磁気ヨーク２０が設けられている。コイル１１〜１４と磁気センサ４０は、回路基板１２０（図１（Ｂ））の上に固定されている。回路基板１２０は、ケーシング１０２に固定されている。なお、ケーシング１０２の蓋は図示が省略されている。
【００１９】
ロータ部３０は、４つの永久磁石３１〜３４を有しており、ロータ部３０の中心軸が回転軸１１２を構成している。この回転軸１１２は、軸受け部１１４（図１（Ｂ））で支持されている。各磁石の磁化方向は、回転軸１１２から外側に放射状に向かう方向である。磁石３１〜３４の外周には、磁気ヨーク３６が設けられている。但し、この磁気ヨーク３６は省略してもよい。
【００２０】
図２は、磁石列とコイル列の位置関係、及び、磁気センサ出力とコイルの逆起電力波形との関係を示す説明図である。図２（Ａ）に示すように、４つの磁石３１〜３４は、一定の磁極ピッチＰｍで配置されており、隣接する磁石同士が逆方向に磁化されている。また、コイル１１〜１４は、一定のピッチＰｃで配置されており、隣接するコイル同士が逆向きに励磁される。この例では、磁極ピッチＰｍはコイルピッチＰｃに等しく、電気角でπに相当する。なお、電気角の２πは、駆動信号の位相が２πだけ変化したときに移動する機械的な角度又は距離に対応づけられる。本実施例では、駆動信号の位相が２πだけ変化すると、ロータ部３０が磁極ピッチＰｍの２倍だけ移動する。
【００２１】
４つのコイル１１〜１４のうち、第１、第３のコイル１１，１３は同一の位相の駆動信号で駆動され、第２、第４のコイル１２，１４は第１及び第３のコイル１１，１３の駆動信号から１８０度（＝π）だけ位相がずれた駆動信号で駆動される。通常の二相駆動は２つの相（Ａ相とＢ相）の駆動信号の位相が９０度（＝π／２）ずれており、位相のずれが１８０度（＝π）の場合は無い。また、モータの駆動方法において、位相が１８０度（＝π）ずれた２つの駆動信号は、同じ位相であると見なされる場合が多い。従って、本実施例のモータにおける駆動方法は、単相駆動であると考えることができる。
【００２２】
図２（Ａ）は、モータ停止時における磁石３１〜３４とコイル１１〜１４の位置関係を示している。本実施例のモータでは、各コイル１１〜１４に設けられた磁気ヨーク２０が、各コイルの中心よりもロータ部３０の正転方向に若干ずれた位置に設けられている。従って、モータ停止時には、各コイルの磁気ヨーク２０が磁石３１〜３４によって引きつけられ、磁気ヨーク２０が各磁石３１〜３４の中心と向かい合う位置でロータ部３０が停止する。この結果、各コイル１１〜１４の中心が、各磁石３１〜３４の中心からずれた位置でモータが停止することになる。また、この時、磁気センサ４０も、隣接する磁石の境界から若干ずれた位置にある。この停止位置における位相はαである。位相αはゼロでは無いが、ゼロに近い小さな値（例えば約５度〜１０度）である。
【００２３】
図２（Ｂ）は、コイルに発生する逆起電力の波形の例を示しており、図２（Ｃ）は、磁気センサ４０の出力波形の例を示している。磁気センサ４０は、モータ運転時のコイルの逆起電力波形と同期した矩形波形のセンサ出力ＳＳＤを発生することができる。但し、磁気センサ４０の出力ＳＳＤは、モータの停止時にも０でない値を示す（位相がπから２πまでのときは除く）。なお、コイルの逆起電力は、モータの回転数とともに上昇する傾向にあるが、波形形状（正弦波）はほぼ相似形状に保たれる。磁気センサ４０としては、例えばホール効果を利用したホールＩＣ（デジタル出力）を採用することができる。この例では、センサ出力ＳＳＤは矩形波であり、逆起電力Ｅｃは、正弦波か、正弦波に近い波形である。後述するように、このモータの駆動制御回路は、センサ出力ＳＳＤを利用して、逆起電力Ｅｃとほぼ相似波形の電圧を各コイル１１〜１４に印加する。
【００２４】
ところで、電動モータは、機械的エネルギと電気的エネルギとを相互に変換するエネルギ変換装置として機能するものである。そして、コイルの逆起電力は、電動モータの機械的エネルギが電気的エネルギに変換されたものである。従って、コイルに印加する電気的エネルギを機械的エネルギに変換する場合（すなわちモータを駆動する場合）には、逆起電力と相似波形の電圧を印加することによって、最も効率良くモータを駆動することが可能である。なお、以下に説明するように、「逆起電力と相似波形の電圧」は、逆起電力と逆向きの電流を発生する電圧を意味している。
【００２５】
図３は、コイルの印加電圧と逆起電力との関係を示す模式図である。ここで、コイルは逆起電力Ｅｃと抵抗とで模擬されている。また、この回路では、印加電圧Ｅ１及びコイルと並列に電圧計Ｖが接続されている。コイルに電圧Ｅ１を印加してモータを駆動すると、印加電圧Ｅ１と逆の電流を流す方向に逆起電力Ｅｃが発生する。モータが回転している状態でスイッチＳＷを開放すると、電圧計Ｖで逆起電力Ｅｃを測定することができる。スイッチＳＷを開放した状態で測定される逆起電力Ｅｃの極性は、スイッチＳＷを閉じた状態で測定される印加電圧Ｅ１と同じ極性である。上述の説明において「逆起電力とほぼ相似波形の電圧を印加する」という文言は、このような電圧計Ｖで測定された逆起電力Ｅｃと同じ極性を有するほぼ相似形状の波形を有する電圧を印加することを意味している。
【００２６】
上述したように、モータを駆動する場合には、逆起電力と相似波形の電圧を印加することによって、最も効率良くモータを駆動することが可能である。なお、正弦波状の逆起電力波形の中位点近傍（電圧０の近傍）ではエネルギ変換効率が比較的低く、反対に、逆起電力波形のピーク近傍ではエネルギ変換効率が比較的高いことが理解できる。逆起電力と相似波形の電圧を印加してモータを駆動すると、エネルギ変換効率の高い期間において比較的高い電圧を印加することになるので、モータ効率が向上する。一方、例えば単純な矩形波でモータを駆動すると、逆起電力がほぼ０となる位置（中位点）の近傍においてもかなりの電圧が印加されるので、モータ効率が低下する。また、このようにエネルギ変換効率の低い期間において電圧を印加すると、渦電流により回転方向以外の方向の振動が生じ、これによって騒音が発生するという問題も生じる。
【００２７】
上述の説明から理解できるように、逆起電力と相似波形の電圧を印加してモータを駆動すると、モータ効率を向上させることができ、また、振動や騒音を低減することができるという利点がある。
【００２８】
図４（Ａ）〜（Ｅ）は、モータ本体１００の正転動作の様子を示す説明図である。図４（Ａ）は、停止時の磁石３１〜３４とコイル１１〜１４の位置関係を示しており、図２（Ａ）と同じ図である。図４（Ａ）の状態においてコイル１１〜１４を励磁すると、破線の矢印で示す反発力がコイル１１〜１４と磁石３１〜３４との間に生じる。この結果、ロータ部３０は、正転方向（図の右方向）に始動される。
【００２９】
図４（Ｂ）は、位相がπ／２まで進んだ状態を示している。この状態では、吸引力（実線の矢印）と反発力（破線の矢印）とが発生して、大きな駆動力が発生する。図４（Ｃ）は、位相が（π−α）まで進んだ状態を示している。位相がπとなるタイミングでコイルの励磁方向が逆転して、図４（Ｄ）の状態となる。図４（Ｄ）の状態の近傍でモータが停止すると、図４（Ｅ）に示すように、磁気ヨーク２０が各磁石３１〜３４に引きつけられた位置でロータ部３０が停止する。この位置は、位相が（π＋α）の位置となる。このように、本実施例のモータは、位相がα±ｎπ（ｎは整数）の位置で停止することが理解できる。
【００３０】
図５（Ａ）〜（Ｅ）は、モータ本体１００の逆転動作の様子を示す説明図である。図５（Ａ）は、停止時の状態を示しており、図４（Ａ）と同じものである。この停止状態から逆転するために、仮に図４（Ａ）と逆方向にコイル１１〜１４を励磁すると、磁石３１〜３４とコイル１１〜１４との間に吸引力（図示せず）が働くことになる。この吸引力は、ロータ部３０を逆転させる方向に働く。しかしながら、この吸引力はかなり弱いため、磁石３１〜３４と磁気ヨーク２０との間の吸引力に打ち勝ってロータ部３０を逆転させることができない場合がある。
【００３１】
本実施例では、逆転動作を行う場合にも、始動時は図５（Ａ）に示すように正転方向に動作させる。そして、ロータ部３０が所定量だけ回転した後に（例えば位相が約π／２進んだところで）、図５（Ｂ）のように駆動信号を反転して逆転動作を開始させる。こうして、ロータ部３０が一旦逆転し始めると、その後、ロータ部３０の慣性によって最初の停止位置（位相＝α）を通過することができる（図５（Ｃ））。その後、位相が０となるタイミングでコイルの励磁方向が逆転する。図５（Ｄ）は位相が−π／２の状態を示しており、図５（Ｅ）は位相が−π＋αの状態を示している。図５（Ｅ）の状態の近傍でモータが停止すると、磁気ヨーク２０が各磁石３１〜３４に引きつけられた位置（位相＝−π＋α）でロータ部３０が停止する。
【００３２】
図６は、モータの移動方向の制御手順を示すフローチャートである。この手順は、後述する駆動制御回路によって実行される。ステップＳ１０では、まず正方向に駆動制御を開始する。ステップＳ２０では、目的とする移動方向が正方向であるか否かが判定される。なお、移動方向は、ステップＳ１０の前に操作員によって駆動制御回路に入力されている。目的とする移動方向が正方向の場合には、そのまま正方向の駆動制御が継続される。一方、目的とする移動方向が逆方向の場合には、ステップＳ３０において、逆転すべき所定のタイミングに達するまで待機する。そして、逆転すべきタイミングに達すると、ステップＳ４０において逆方向の駆動制御が開始される。
【００３３】
以上のように、本実施例のモータでは、位相がα±ｎπ（αはゼロ及びｎπでない所定の値、ｎは整数）の位置でモータが停止するので、デッド・ロック・ポイントが発生しない。従って、始動コイルを必要とせずに、常に始動することが可能である。また、本実施例のモータでは、停止状態から所定量だけ正転させた後に逆転させることによって、逆転動作を実現することが可能である。
【００３４】
Ａ２．駆動制御回路の構成：
図７は、本実施例のブラシレスモータの駆動制御回路の構成を示すブロック図である。駆動制御回路２００は、ＣＰＵ２２０と、駆動信号生成部２４０と、ドライバ回路２５０とを備えている。駆動信号生成部２４０は、磁気センサ４０の出力信号ＳＳＤに基づいて、４つの単相駆動信号ＤＲＶＨ１，ＤＲＶＬ１，ＤＲＶＨ２，ＤＲＶＬ２を生成する。また、駆動信号生成部２４０は、４つの駆動モードを有しており、各駆動モードごとに単相駆動信号ＤＲＶＨ１，ＤＲＶＬ１，ＤＲＶＨ２，ＤＲＶＬ２を生成する。この４つの駆動モードについては、後述する。ドライバ回路２５０は、この４つの単相駆動信号ＤＲＶＨ１，ＤＲＶＬ１，ＤＲＶＨ２，ＤＲＶＬ２に従ってモータ本体１００内の電磁コイル１１〜１４を駆動する。なお、駆動信号生成部２４０と、ＣＰＵ２２０は、半導体装置としても実現可能である。
【００３５】
また、モータ本体１００は、磁気センサ４０と、電磁コイル１１〜１４の他に、振動測定部２５５を備えている。振動測定部２５５は、モータ本体１００の振動の大きさを測定し、その振動に関する情報をＣＰＵ２２０に供給する。ＣＰＵ２２０は、振動測定部２５５によって測定される振動が最小となるように、駆動信号生成部２４０を制御する。この制御方法については後述する。
【００３６】
図８は、ドライバ回路２５０の内部構成を示している。このドライバ回路２５０は、Ｈ型ブリッジ回路を構成する４つのトランジスタ２５１〜２５４を有している。ドライバ回路２５０のトランジスタ２５１〜２５４は、スイッチング信号として機能する４つの駆動信号ＤＲＶＨ１，ＤＲＶＬ１，ＤＲＶＨ２，ＤＲＶＬ２に応じてオン／オフし、この結果、電磁コイル１１〜１４に供給電圧ＶＳＵＰが断続的に供給される。符号ＩＡ１が付された矢印は、第１のハイサイド駆動信号ＤＲＶＨ１および第２のローサイド駆動信号ＤＲＶＬ２がＨレベルの場合に流れる電流方向を示している。一方、符号ＩＡ２が付された矢印は、第２のハイサイド駆動信号ＤＲＶＨ２および第１のローサイド駆動信号ＤＲＶＬ１がＨレベルの場合に流れる電流方向を示している。なお、ドライバ回路としては、複数のスイッチング素子で構成される種々の構成の回路を利用可能である。
【００３７】
図９は、電磁コイル１１〜１４の各種の巻き方を示している。この例のように、巻き方を工夫することによって、隣接するコイルを常に逆方向に励磁させることが可能である。
【００３８】
図１０は、第１駆動モードにおける４つの駆動信号ＤＲＶＨ１，ＤＲＶＬ１，ＤＲＶＨ２，ＤＲＶＬ２を示すタイミングチャートである。なお、この図１０には、参考として、センサ出力ＳＳＤも記載されている。以下で示す図１１，図１３，および図１４においても同様である。この第１駆動モードでは、第１のハイサイド駆動信号ＤＲＶＨ１と、第２のローサイド駆動信号ＤＲＶＬ２は、センサ出力ＳＳＤと同じ波形である。一方、第１のローサイド駆動信号ＤＲＶＬ１と、第２のハイサイド駆動信号ＤＲＶＨ２は、センサ出力ＳＳＤを反転させた波形である。
【００３９】
単相ブラシレスモータは、この４つの駆動信号ＤＲＶＨ１，ＤＲＶＬ１，ＤＲＶＨ２，ＤＲＶＬ２がドライバ回路２５０に供給されることによって、正転することができる。ただし、この第１駆動モードでブラシレスモータを駆動すると、トルクむらが生じて、モータ本体１００に振動が発生する場合がある。この理由は、各コイル１１〜１４に設けられた磁気ヨーク２０が、各コイルの中心よりもロータ部３０の正転方向に若干ずれた位置に設けられているためであると考えられる（図２）。換言すれば、モータ本体の構成が不釣合いな状態となっているためであると考えられる。したがって、モータ本体１００に振動が発生する場合には、以下で述べる第２から第４の駆動モードでブラシレスモータを駆動することによって、トルクむらを相殺し、モータ本体１００に発生する振動を抑制することが好ましい。この駆動モードの切替は、ＣＰＵ２２０が行なうことができる。
【００４０】
図１１は、第２駆動モードにおける４つの駆動信号ＤＲＶＨ１，ＤＲＶＬ１，ＤＲＶＨ２，ＤＲＶＬ２を示すタイミングチャートである。この第２駆動モードは、第１の期間ＰＥ１と、第１の期間ＰＥ１の間に周期的に挿入される第２の期間ＰＥ２とを有している。この図１１の例では、第２の期間ＰＥ２は、センサ出力ＳＳＤの半周期ごとに挿入されている。
【００４１】
この第２駆動モードにおける第１の期間ＰＥ１では、４つの駆動信号ＤＲＶＨ１，ＤＲＶＬ１，ＤＲＶＨ２，ＤＲＶＬ２は、それぞれ第１の駆動モードにおける駆動信号と同じ波形を示している。すなわち、この第１の期間ＰＥ１においては、ブラシレスモータに正転トルクが発生している。
【００４２】
一方、第１の期間ＰＥ１の間に周期的に挿入されている第２の期間ＰＥ２では、４つの駆動信号ＤＲＶＨ１，ＤＲＶＬ１，ＤＲＶＨ２，ＤＲＶＬ２は、それぞれ第１駆動モードにおける駆動信号を反転した波形を示している。すなわち、この第２の期間ＰＥ２においては、ブラシレスモータに逆転トルクが発生している。
【００４３】
第２の期間ＰＥ２において逆転トルクが発生すると、ブラシレスモータに発生するトルクが変化する。第２駆動モードでは、この逆転トルクによって、磁気ヨーク２０がずれた位置に設けられていることによって生じるトルクむらを相殺し、モータ本体１００に発生する振動を抑制することができる。
【００４４】
図１２は、第２の期間の設定方法の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１０では、ＣＰＵ２２０は、駆動信号生成部２４０に第２の期間ＰＥ２を挿入するタイミング（以下では、「挿入タイミング」ともいう。）を変更させながら、振動測定部２５５にモータ本体１００に発生する振動を測定させる。挿入タイミングは、例えば、センサ出力ＳＳＤの立ち上がりエッジから経過した期間Ｔ（図１１）で規定することができる。ステップＳ２０では、ＣＰＵ２２０は、モータ本体１００の振動が最小となる挿入タイミング（以下では「最適挿入タイミング」ともいう。）を検出する。ステップＳ３０では、ＣＰＵ２２０は、挿入タイミングを、最適挿入タイミングに設定する。
【００４５】
ステップＳ４０では、ＣＰＵ２２０は、駆動信号生成部２４０に第２の期間ＥＰ２の長さＬ（以下では、単に「期間長さＬ」ともいう。）を変更させながら、振動測定部２５５にモータ本体１００に発生する振動を測定させる。ステップＳ５０では、ＣＰＵ２２０は、モータ本体１００の振動が最小となる期間長さＬｓ（以下では、「最適期間長さＬｓ」ともいう。）を検出する。ステップＳ６０では、ＣＰＵ２２０は、第２の期間の長さＬを、最適期間長さＬｓに設定する。ただし、期間長さＬの設定は、省略することも可能である。
【００４６】
以上のように、第２の期間ＥＰ２が挿入されるタイミングと、期間長さＬを設定すれば、モータ本体１００に発生する振動を抑制することができる。さらに、モータ本体１００の構成が変わった場合であっても、第２の期間ＥＰ２が挿入されるタイミングと、期間長さＬを改めて設定しなおせば、構成が変化した後にモータ本体１００に発生する振動を抑制することが可能である。
【００４７】
図１３は、第３駆動モードにおける４つの駆動信号ＤＲＶＨ１，ＤＲＶＬ１，ＤＲＶＨ２，ＤＲＶＬ２を示すタイミングチャートである。この第３駆動モードにおける第１の期間ＰＥ１では、４つの駆動信号ＤＲＶＨ１，ＤＲＶＬ１，ＤＲＶＨ２，ＤＲＶＬ２は、それぞれ第１の駆動モードにおける駆動信号と同じ波形を示している。すなわち、この第１の期間ＰＥ１においては、ブラシレスモータに正転トルクが発生している。
【００４８】
一方、第１の期間ＰＥ１の間に周期的に挿入されている第２の期間ＰＥ２では、第１と第２のローサイド駆動信号ＤＲＶＬ１，２はＨレベルを示し、第１と第２のハイサイド駆動信号ＤＲＶＨ１，２はＬレベルを示している。すなわち、この第２の期間ＰＥ２においては、ブラシレスモータにショートブレーキを発生させるように、駆動信号ＤＲＶＨ１，ＤＲＶＬ１，ＤＲＶＨ２，ＤＲＶＬ２が生成されている。
【００４９】
第２の期間ＰＥ２においてショートブレーキが発生すると、モータ本体１００に発生するトルクが変化する。第３駆動モードでは、ショートブレーキを発生させることによって、磁気ヨーク２０がずれた位置に設けられていることによって発生するトルクむらを相殺し、モータ本体１００に発生する振動を抑制することができる。なお、第２の期間ＰＥ２を挿入するタイミングと、第２の期間の長さＬの設定は、第２駆動モードの場合と同様の方法で行なうことができる。
【００５０】
図１４は、第４駆動モードにおける４つの駆動信号ＤＲＶＨ１，ＤＲＶＬ１，ＤＲＶＨ２，ＤＲＶＬ２を示すタイミングチャートである。この第４駆動モードにおける第１の期間ＰＥ１では、４つの駆動信号ＤＲＶＨ１，ＤＲＶＬ１，ＤＲＶＨ２，ＤＲＶＬ２は、それぞれ第１の駆動モードにおける駆動信号と同じ波形を示している。すなわち、この第１の期間ＰＥ１においては、ブラシレスモータに正転トルクが発生している。
【００５１】
一方、第１の期間ＰＥ１の間に周期的に挿入されている第２の期間ＰＥ２では、４つの駆動信号ＤＲＶＨ１，ＤＲＶＬ１，ＤＲＶＨ２，ＤＲＶＬ２が全てＬレベルを示している。すなわち、この第２の期間ＰＥ２においては、電磁コイル１１〜１４の両端の配線が開放されている。
【００５２】
第２の期間ＰＥ２において電磁コイルの両端の配線が開放されると、電磁コイルに電圧が印加されないため、モータ本体１００のトルクが変化する。第４駆動モードでは、電磁コイルの両端の配線を開放することによって、磁気ヨーク２０がずれた位置に設けられていることによって発生するトルクむらを相殺し、モータ本体１００に発生する振動を抑制することができる。なお、第２の期間ＰＥ２を挿入するタイミングと、第２の期間の長さＬの設定は、第２駆動モードの場合と同様の方法で行なうことができる。
【００５３】
このように、第１実施例では、第２の期間ＰＥ２において駆動信号に変化を与えることにより、トルクむらを相殺するので、モータ本体１００に発生する振動を抑制することが可能である。
【００５４】
Ｂ．第２実施例：
図１５は、第２実施例における駆動制御回路２００ｂを示すブロック図である。図７に示した第１実施例との違いは、振動測定部２５５の代わりに回転速度測定部２５８が設けられている点だけであり、他の構成は第１実施例と同じである。
【００５５】
回転速度測定部２５８は、センサ出力ＳＳＤの周波数から、モータ本体１００の回転速度を測定する。ＣＰＵ２２０は、モータ本体１００の回転軸に負荷を接続していない状態（以下では、「無負荷状態」ともいう。）における回転速度が最大となるように、挿入タイミングと、期間長さＬを設定する。このように挿入タイミングと、期間長さＬを設定すれば、モータ本体１００に発生する振動を抑制することができる。この理由は、無負荷状態における回転速度が最大になる場合には、モータのトルクむらが最小になっていると考えられ、モータ本体１００に発生する振動が最小になっているからである。
【００５６】
Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５７】
Ｃ１．変形例１：
上記実施例では、ＣＰＵ２２０が、第２の期間ＰＥ２が挿入されるタイミングと、第２の期間の長さＬを設定しているが、この代わりに、予めモータの振動を測定して、モータの振動が最小となるように、第２の期間ＰＥ２が挿入されるタイミングと、第２の期間の長さＬを予め設定しておくこととしてもよい。また、予めモータの無負荷状態における回転速度を測定して、モータの無負荷状態の回転速度が最大となるように、第２の期間ＰＥ２が挿入されるタイミングと、第２の期間の長さＬを予め設定しておくこととしてもよい。この場合には、ＣＰＵ２２０と、振動測定部２５５と、回転速度測定部２５８は省略可能である。
【００５８】
Ｃ２．変形例２：
上記実施例では、単相のブラシレスモータについて説明しているが、本発明は、２相以上の複数相を有するブラシレスモータにも適用可能であり、モータに発生する振動を抑制することが可能である。本発明を複数相を有するブラシレスモータに対して適用した場合には、それぞれの相の駆動信号ごとに、第２の期間ＰＥ２が挿入されるタイミングと、第２の期間の長さＬを設定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施例としての単相ブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。
【図２】磁石列とコイル列の位置関係及び磁気センサ出力とコイルの逆起電力波形との関係を示す説明図である。
【図３】コイルの印加電圧と逆起電力との関係を示す模式図である。
【図４】モータ本体の正転動作の様子を示す説明図である。
【図５】モータ本体の逆転動作の様子を示す説明図である。
【図６】モータの移動方向の制御手順を示すフローチャートである。
【図７】本実施例のブラシレスモータの駆動制御回路の構成を示すブロック図である。
【図８】ドライバ回路の内部構成を示している。
【図９】電磁コイルの各種の巻き方を示している。
【図１０】第１駆動モードにおける４つの駆動信号を示すタイミングチャートである。
【図１１】第２駆動モードにおける４つの駆動信号を示すタイミングチャートである。
【図１２】第２の期間の設定方法の一例を示すフローチャートである。
【図１３】第３駆動モードにおける４つの駆動信号を示すタイミングチャートである。
【図１４】第４駆動モードにおける４つの駆動信号を示すタイミングチャートである。
【図１５】第２実施例における駆動制御回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…ステータ部
１１〜１４…電磁コイル
２０…磁気ヨーク
３０…ロータ部
３１〜３４…永久磁石
３６…磁気ヨーク
４０…磁気センサ
１００…モータ本体
１０２…ケーシング
１１２…回転軸
１１４…軸受け部
１２０…回路基板
２００…駆動制御回路
２００ｂ…駆動制御回路
２２０…ＣＰＵ
２４０…駆動信号生成部
２５０…ドライバ回路
２５１…トランジスタ
２５５…振動測定部
２５８…回転速度測定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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